KR100263311B1 - 전계 방출 표시장치 - Google Patents

Abstract

주변의 밝기에 따라 자동으로 휘도를 변화시키는 전계 방출 표시장치로서, 제1 기판의 일면으로 애노드 전극과 형광막을 형성하고, 제2 기판의 일면으로 캐소드 전극과 게이트 전극 및 전자방출용 캐소드팁을 형성하며, 인쇄회로기판으로 휘도제어수단을 형성한다. 휘도제어수단은 외부의 광량을 주기적으로 측정하는 광측정부와, 상기 광측정부가 측정한 외부 광량에 대응하는 보정데이터를 발생하는 보정회로부와, 보정데이터를 제공받아 전압인가회로부가 각 전극으로 제공하는 전압을 조절하는 전압조절부로 이루어진다. 상기 광측정부가 측정한 외부 광량에 비례하여 각 전극으로 인가되는 전압을 증가 또는 감소시킴으로써 휘도를 조절한다. 이에 따라 사용자가 느끼기에 가장 적절한 휘도를 유지할 수 있으며 높은 휘도가 필요없는 경우에는 전극들로 인가되는 전압을 감소시켜 불필요하게 소비되는 전력을 줄일 수 있다.

Description

전계 방출 표시장치

본 발명은 전계 방출 표시장치(FED:Field Emission Display)에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 주변 밝기에 따라 휘도가 자동으로 조절되어 사용자에게 항시 적절한 밝기로 화상을 제공하는 전계 방출 표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 전계 방출 표시장치는 전극에 높은 전기장을 걸면 전위 장벽의 폭이 얇아져 진공중으로 전자가 방출되는 전계 방출(field emission) 현상을 이용한 표시장치로서, 저전압 여기로 비교적 해상도가 높은 화상을 구현할 수 있으며, 디스플레이의 두께가 얇아 평판표시장치에 적합하다.

이러한 전계 방출 표시장치는 진공층을 사이로 기밀스럽게 밀봉되는 두장의 기판 내면으로 각각 애노드 전극과 캐소드 전극을 구비하고, 상기 캐소드 전극의 표면으로 절연막과 게이트 전극을 구비하며, 상기 절연막과 게이트 전극을 관통하는 선단이 뾰족한 모양의 전자방출용 캐소드팁을 구비한다.

그리고 상기 게이트 전극과 캐소드 전극에 전압을 인가하면 상기한 게이트 전극과 캐소드 전극의 전위차에 따른 전계에 의해 전자방출용 캐소드팁에서 전자가 방출되고, 진공중으로 방출된 전자는 높은 양전압이 인가된 애노드 전극에 도달하면서 애노드 전극의 표면으로 형성된 형광막에 부딪혀 빛을 내는 것이다.

여기에서 애노드와 캐소드로 이루어지는 구성을 2극관형, 상기 애노드와 캐소드 전극 사이로 게이트 전극이 추가되는 구성을 3극관형 이라 한다.

이러한 전계 방출 표시장치는 화상의 응답속도가 빠르고, 반도체 공정 기술을 이용하여 고집적으로 제조할 수 있어 미세한 화소 구성이 가능하며, 온도 변화나 방사선에 의한 파손이 적으므로 군사장비나 거친 환경에서 사용되는 전자기기 등의 평판표시장치로 적합한 장점을 지닌다.

그러나 종래의 전계 방출 표시장치는 각각의 전극으로 일정한 전압을 인가하도록 제조되어 언제나 일정한 휘도를 구현하므로 주변 밝기에 따라 표시장치가 잘 보이지 않게 되는 문제점이 있다.

또한 주변이 어두워서 높은 휘도가 필요없는 경우에도 각각의 전극으로 높은 전압이 인가되어 불필요하게 전력이 소모되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 주변 밝기에 따라 휘도가 자동으로 조절되어 사용자에게 항시 적절한 밝기로 화상을 제공하는 전계 방출 표시장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 제1 기판의 일면으로 형성되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극에 대향하는 제2 기판의 일면으로 소정의 패턴을 형성하며 배치되는 캐소드 전극과, 상기 캐소드 전극의 표면으로 형성되는 절연막의 일면으로 캐소드 전극 패턴과 교차하는 방향으로 소정의 패턴을 형성하며 배치되는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과 절연막을 관통하여 형성되며, 상기 게이트 전극과 캐소드 전극의 전압 차이에 따라 전자를 방출하는 전자방출용 캐소드팁과, 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 및 게이트 전극으로 각각의 전압을 인가하는 전압인가회로부와, 상기 제1 기판 또는 제2 기판에 설치되며, 외부 광을 측정하여 측정된 광량에 대응하는 휘도를 구현하도록 상기 전압인가회로부가 제공하는 전압을 제어하는 휘도제어수단을 포함하는 전계 방출 표시장치를 제공한다.

상기 휘도제어수단은 외부의 광량을 주기적으로 측정하는 광측정부와, 상기 광측정부가 측정한 외부 광량에 대응하는 보정데이터를 발생하는 보정회로부와, 상기 보정데이터를 전달받아 상기 전압인가회로부가 각 전극으로 제공하는 전압을 조절하는 전압조절부로 이루어진다.

따라서 본 발명은 상기 광측정부가 외부 밝기를 측정하고, 측정된 외부 광량에 대응하는 보정데이터를 보정회로부에서 발생하며, 전압인가회로부에 제공되는 전압을 전압조절부가 조절함으로써 외부 밝기에 가장 적절한 휘도를 구현하도록 자동으로 휘도를 제어한다.

이에 따라 외부 밝기에 대응하여 사용자가 느끼기에 가장 적절한 휘도를 언제나 구현할 수 있으며, 높은 휘도가 필요가 없는 경우에는 인가전압을 자동으로 낮춤으로써 불필요하게 소비되는 전력을 줄일 수 있는 장점을 갖는다.

도 1은 본 발명에 의한 전계 방출 표시장치의 부분 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 전계 방출 표시장치의 개략적인 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 전계 방출 표시장치 중 휘도제어수단의 구성 블록도.

도 4는 본 발명에 의한 휘도제어수단 중 광측정부의 개략적인 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 대하여 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 의한 전계 방출 표시장치의 부분 사시도로서, 소폭의 간격을 두고 배치되는 제1 기판(2)과 제2 기판(4)은 도시하지 않은 밀봉재에 의해 기밀되어 기판 사이를 진공으로 유지시키며, 상기 제1 기판(2)의 저면으로는 애노드 전극(6)이, 상기 애노드 전극(6)의 저면으로는 스트라이프형의 녹, 청, 적 형광체(8)와, 이들 형광체(8)들 사이로 블랙 매트릭스막(10)이 배치된다.

그리고 제2 기판(4)의 상면으로는 소폭의 간격을 두고 x방향으로 연장된 스트라이프 패턴을 형성하는 캐소드 전극(12)이 위치하며, 이들 제2 기판(4)과 캐소드 전극(12)의 표면으로 절연막(14)이 위치하고, 상기 절연막(14)의 상면으로 캐소드 전극(12)의 연장방향인 x방향과 교차하는 y방향으로 게이트 전극(16)을 스트라이프 패턴으로 배치한다.

상기 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(16)의 대향 교차부에는 게이트 전극(16)과 절연막(14)을 관통하는 복수개의 미세 전자방출용 캐소드팁(22)을 형성한다.

그리고 상기 제2 기판(4)의 저면으로 배치되는 인쇄회로기판(20)은 상기 애노드 전극(6)과, 캐소드 전극(12) 또는 게이트 전극(16)으로 각각의 해당전압을 인가하는 전압인가회로부를 구비하며, 상기 전압인가회로부를 제어하여 휘도를 조절하는 휘도제어수단을 구비한다.

도 2는 본 발명에 의한 전계 방출 표시장치의 개략적인 단면도로서, 절연막(14)과 게이트 전극(16)이 식각되어 원형의 미세 전자 통과홀(18)이 형성되며, 그 홀의 내부로 상면이 뾰족한 전자방출용 캐소드팁(22)이 위치한다.

상기 전자방출용 캐소드팁(22)은 게이트 전극(16)과 캐소드 전극(12)의 전압 차이에 의하여 전자를 진공중으로 방출시키는 기능을 담당하며, 낮은 전압으로도 높은 전기장이 인가되도록 그 형상은 상기와 같이 선단이 뾰족한 형상으로 제조된다.

상기 인쇄회로기판(20)에 제작된 전압인가회로부(24)는 애노드 전극(6)과 전기적으로 연결되어 애노드 전극(6)에 전압을 인가하는 애노드 구동 집적회로(26)와, 게이트 전극(16)과 전기적으로 연결되어 게이트 전극(16)으로 전압을 인가하는 게이트 구동 집적회로(28)로 이루어진다.

그리고 캐소드 전극(12)이 접지되는 경우, 상기 게이트 전극(16)으로 소정의 양전압을 인가하면 게이트 전극(16)과 캐소드 전극(12)의 전압 차이로 전계가 발생하여 전자방출용 캐소드팁(22)은 전자를 방출하며, 방출된 전자는 대략 +300V의 고전압이 인가되는 애노드 전극(6)을 향하여 전진함에 따라 형광체(8)를 여기시켜 화상을 표시하게 된다.

이와 같이 애노드 전극(6)과 게이트 전극(16)으로 전압을 인가하여 화상을 구현시키는 전압인가회로부(24)는 주변 밝기에 따라 자동으로 휘도가 조절되도록 휘도제어회로부(46)의 제어를 받게 되는 바, 이러한 휘도제어회로부(46)는 도 3에서 도시하는 바와 같이 광측정부(30)를 설치하여 외부의 광량을 측정하고, 보정회로부(32)에서 상기 측정된 광량에 대응하는 보정데이터를 발생하며, 상기 보정데이터는 전압인가회로부(24)를 제어하는 전압조절부(34)에 제공되어 애노드 전극(6)과 게이트 전극(16)으로 인가되는 전압을 제어하게 된다.

이러한 구성을 갖는 휘도제어수단은 제2 기판(4)의 후면으로 위치하는 인쇄회로기판(20)에 반도체 공정 기술을 이용하여 고집적으로 제작될 수 있다.

상기 휘도제어수단을 좀더 구체적으로 살펴보면, 상기 광측정부(30)는 광센서로 이루어지며, 상기 광센서는 일예로 도 4에서 도시하는 바와 같이 pn접합 포토 다이오드(44)로 제공된다.

상기 pn접합 포토 다이오드(44)는 p형 실리콘(36)과 n형 실리콘(38)을 면접합시키고 상기 p형 실리콘(36)에는 p형 전극(40)을, n형 실리콘(38)에는 n형 전극(42)을 각기 부착시킨 구조로서, 접합면에 적당한 파장의 빛을 조사하면 상기 전극(40,42)간에 기전력이 생기는 원리를 이용한 것이다.

이는 입사광의 에너지에 의해 전자-정공의 쌍이 발생하여 pn접합면 근처에서 전자는 n형 전극(42)으로, 정공은 p형 전극(40)으로 이동함에 따라 전류가 출력되며, 상기 출력을 단락한 경우 빛의 세기에 비례하여 단락전류가 역방향으로 흐르므로 상기 단락전류를 측정함으로써 광량을 측정한다.

이와 같은 광량 측정은 일례로 1분 간격과 같은 소정의 주기로 연속하여 측정할 수 있으며, 상기 pn포토 다이오드(44)와 같은 광센서는 인쇄회로기판(20) 뿐 아니라 도 2에서 도시하는 바와 같이 애노드 전극(6)이 위치하는 제1 기판(2)으로 위치할 수 있으며, 이 외에 상기 캐소드 전극(12)이 위치하는 제2 기판(4)으로 위치할 수도 있다.

이처럼 상기 pn접합 포토 다이오드(44)에서 측정한 광량의 세기, 즉 단락전류의 양은 도 3에서 도시하는 바와 같이 보정회로부(32)에 전달되고, 보정회로부(32)는 전달된 단락전류에 대응하는 보정데이터를 발생하여 전압조절부(34)에 전달한다.

상기 보정데이터는 표시장치 제조시 미리 저장된 데이터들로서, 특정한 외부 밝기에서 가장 적절한 휘도를 구현시킬 수 있도록 전압조절부(34)로 제공되는 데이터이며, 상기 광측정부(30)가 측정한 외부 밝기에 대응하는 데이터이다.

이는 광측정부(30)가 측정한 외부 밝기가 높으면 애노드 전극(6)과 게이트 전극(16)으로 높은 전압이 인가되도록 하며, 외부 밝기가 낮으면 상기 전극으로 낮은 전압이 인가되도록 하여 휘도를 조절하는 것이다.

이와 같이 보정데이터를 제공받은 전압조절부(34)는 애노드 전극(6)에 전압을 인가하는 애노드 구동 집적회로(26)와, 게이트 전극(16)에 전압을 인가하는 게이트 구동 집적회로(28)를 제어하여 각 전극으로 인가되는 전압의 세기를 조절한다.

이때 애노드 전극(6) 또는 게이트 전극(16)으로 낮은 전압이 인가되면 애노드 전극(6) 또는 게이트 전극(16)에 인가되는 전계의 양과 애노드 전극(6)에서 소비되는 전력이 양이 감소하여 표시장치의 휘도가 낮아지고, 반대로 상기 전극에 높은 전압이 인가되면 상기 전극에 인가되는 전계의 양과 애노드 전극(6)에서 소비되는 전력이 양이 증가하여 표시장치의 휘도가 높아진다.

이처럼 외부의 밝기가 높으면 표시장치의 휘도를 높여서 사용자에게 보다 밝은 화상을 제공하며, 외부의 밝기가 낮으면 표시장치의 휘도를 감소시켜 눈부심을 방지하여 언제나 사용자가 느끼기에 가장 적절한 휘도를 유지할 수 있는 것이다.

이와 같이 본 발명은 주변 밝기에 따라 표시장치의 휘도를 자동으로 변화시킴으로써 사용자가 느끼기에 가장 적절한 휘도를 언제나 유지할 수 있으며, 높은 휘도가 필요없는 경우에는 각 전극들로 인가되는 전압을 감소시켜 불필요하게 소비되는 전력을 줄일 수 있을 뿐 아니라 휘도제어수단을 인쇄회로기판 내부에 고집적으로 제조하여 표시장치의 부피 및 외관에 영향을 미치지 않는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 제1 기판의 일면으로 형성되는 애노드 전극과; 상기 애노드 전극에 대향하는 제2 기판의 일면으로 소정의 패턴을 형성하며 배치되는 캐소드 전극과; 상기 캐소드 전극의 표면으로 형성되는 절연막의 일면으로 캐소드 전극 패턴과 교차하는 방향으로 소정의 패턴을 형성하며 배치되는 게이트 전극과; 상기 게이트 전극과 절연막을 관통하여 형성되며, 상기 게이트 전극과 캐소드 전극의 전압 차이에 따라 전자를 방출하는 전자방출용 캐소드팁과; 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 및 게이트 전극으로 각각의 전압을 인가하는 전압인가회로부와; 인쇄회로기판에 설치되며, 외부 광을 측정하여 측정된 광량에 대응하는 휘도를 구현하도록 상기 전압인가회로부가 제공하는 전압을 제어하는 휘도제어수단을 포함하는 전계 방출 표시장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 휘도제어수단은, 외부의 광량을 주기적으로 측정하는 광측정부와; 상기 광측정부가 측정한 외부 광량에 대응하는 보정데이터를 발생하는 보정회로부와; 상기 보정데이터를 제공받아 상기 전압인가회로부가 각 전극으로 제공하는 전압을 조절하는 전압조절부를 포함하는 전계 방출 표시장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 광측정부는 pn접합 포토 다이오드를 포함하는 광센서로 이루어지는 전계 방출 표시장치.
4. 제 2항에 있어서, 상기 광측정부는 1분을 주기로 외부 광량을 측정하는 전계 방출 표시장치.
5. 제 2항에 있어서, 상기 광측정부는 상기 제1 기판과 제2 기판 및 인쇄회로기판 가운데 어느 한곳으로 설치되는 전계 방출 표시장치.
6. 제 2항에 있어서, 상기 보정회로부는 상기 광측정부가 측정한 외부 광량이 높을수록 전압 인가를 증가시키도록 전압조절부를 제어하는 전계 방출 표시장치.
7. 제 2항에 있어서, 상기 보정회로부는 상기 광측정부가 측정한 외부 광량이 낮을수록 전압 인가를 감소시키도록 전압조절부를 제어하는 전계 방출 표시장치.